鋼鐵行業(yè)是最難實(shí)現(xiàn)碳中和的行業(yè)之一。世界鋼鐵協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2022年，中國粗鋼產(chǎn)量約為10.13億噸。按照每噸粗鋼碳排放量為1.8噸計(jì)算，去年全年我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)碳排放量約在18.23億噸，占全國碳排放總量的15%以上，是制造業(yè)31個(gè)門類中碳排放量最大行業(yè)。
“在‘雙碳’目標(biāo)下，高排放行業(yè)相繼頒布碳達(dá)峰目標(biāo)，鋼鐵行業(yè)低碳化、產(chǎn)品零碳化勢(shì)在必行。”提及鋼鐵行業(yè)未來發(fā)展趨勢(shì)，中國節(jié)能協(xié)會(huì)碳中和專業(yè)委員會(huì)副主任委員張文斌在接受《中國能源報(bào)》記者采訪時(shí)指出，鋼鐵行業(yè)未來發(fā)展目標(biāo)將從行業(yè)低碳逐漸轉(zhuǎn)向產(chǎn)品零碳排放，需要依靠技術(shù)工藝不斷改進(jìn)、升級(jí)。
降碳重要途徑
鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，截至目前，鋼鐵工業(yè)仍然存在產(chǎn)能過剩壓力大、產(chǎn)業(yè)安全保障能力不足、綠色低碳發(fā)展水平有待提升等問題。
為加快降低鋼鐵產(chǎn)業(yè)碳排放量，《關(guān)于促進(jìn)鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》明確提出，力爭到2025年，80%以上鋼鐵產(chǎn)能完成超低排放改造，噸鋼綜合耗能降低2%以上，水資源消耗強(qiáng)度降低10%以上，確保2030年前碳達(dá)峰。
張文斌認(rèn)為：“碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)下，我國可再生能源替代進(jìn)程提速，節(jié)能提效成為以鋼鐵為代表的制造業(yè)減排主旋律，這也是現(xiàn)階段鋼鐵行業(yè)發(fā)展的主要方向。目前，鋼鐵行業(yè)持續(xù)進(jìn)行供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，嚴(yán)格執(zhí)行產(chǎn)能置換，優(yōu)化生產(chǎn)力布局，深挖節(jié)能降碳潛力。”
中郵證券的報(bào)告顯示，在上述背景下，鋼鐵行業(yè)將提高冶煉技術(shù)，大力推進(jìn)全廢鋼電爐工藝、鋼鐵工業(yè)廢水聯(lián)合再生回用、焦化廢水電磁強(qiáng)氧化深度處理工藝，支撐鋼鐵產(chǎn)業(yè)清潔生產(chǎn)改造和超低排放。
不過，張文斌指出：“我國鋼鐵產(chǎn)能需求大，對(duì)原材料需求高，由于廢鋼資源較少，難以支撐原材料供給，因此以鐵礦石、石灰石和焦煤為原料的長流程制鋼法仍占主導(dǎo)地位，實(shí)現(xiàn)碳中和難度巨大，僅推進(jìn)節(jié)能減排并不能實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)‘雙碳’目標(biāo)，還需要采取特別的技術(shù)。”
招商銀行研究院也給出相同觀點(diǎn)，從目前主要冶煉技術(shù)情況來看，減碳途徑主要有三種方法：一是完成超低排放改造，降低噸鋼綜合能耗，但進(jìn)一步下降空間有限；二是減少粗鋼產(chǎn)量，直接減少碳排放；三是提升鋼鐵冶煉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低碳冶金或零碳冶金。
現(xiàn)有技術(shù)路線有局限
國際能源署認(rèn)為，鋼鐵行業(yè)要實(shí)現(xiàn)凈零排放，有兩種技術(shù)路線。一種是碳管理，即利用CCUS技術(shù)將碳捕集，再作為煉鐵的還原劑利用，以此抵消生成過程中的碳排放；另一種是非焦冶煉，即通過最小化碳的使用來避免二氧化碳的產(chǎn)生。
國元證券的報(bào)告顯示，綠氫冶煉是非焦冶煉的代表技術(shù)。氫可以替代焦炭作為煉鋼工藝中的還原劑使用。推動(dòng)綠氫在鋼鐵領(lǐng)域的使用，以達(dá)到減排效果。招商銀行研究院同樣表示，“綠氫+鋼鐵”是未來鋼廠減少碳排放的可行方案之一，冶金技術(shù)有望呈現(xiàn)從焦炭到氫氣的升級(jí)趨勢(shì)。
不過，這兩種技術(shù)路線都有一定局限性。“為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，鋼鐵行業(yè)積極技術(shù)創(chuàng)新。CCUS和綠氫冶金技術(shù)是目前鋼鐵產(chǎn)業(yè)主流零碳技術(shù)路線。但目前CCUS技術(shù)大多停留捕集后將二氧化碳封存于地下層面，再利用尚沒有形成規(guī)模化發(fā)展。至于綠氫冶金技術(shù)路線，綠氫制備還處于發(fā)展初期，產(chǎn)業(yè)鏈存在氫供應(yīng)短板和生命周期碳循環(huán)缺環(huán)問題，技術(shù)也不成熟。”張文斌說。
國際能源署則表示，雖然CCUS技術(shù)已經(jīng)取得一些突破，但要真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍需時(shí)日，現(xiàn)階段無法滿足以鋼鐵為代表的高排放產(chǎn)業(yè)的減排需求，僅依靠CCUS技術(shù)推進(jìn)鋼鐵行業(yè)減排并不現(xiàn)實(shí)。
期待技術(shù)百花齊放
張文斌提出，為推動(dòng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)生態(tài)工業(yè)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化，一定要堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新。“百花齊放更有利于鋼鐵行業(yè)進(jìn)步，不管是CCUS技術(shù)，還是各種新型非焦冶煉技術(shù)，都要搞，并不斷試驗(yàn)。隨著‘雙碳’進(jìn)程不斷深化，行業(yè)將涌現(xiàn)更多的新工藝、新技術(shù)，或?qū)?dòng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)節(jié)能降碳邁上新臺(tái)階。”
國際能源署在《全球能源行業(yè)2050凈零排放路線圖》中提出，到2030年，全球?qū)崿F(xiàn)的大部分二氧化碳減排量主要來源于現(xiàn)有技術(shù)，而到2050年，一半以上的二氧化碳減排成果將歸功于目前技術(shù)儲(chǔ)備，即未來技術(shù)。
“基于我國可再生能源資源稟賦和發(fā)展現(xiàn)狀，在發(fā)展現(xiàn)有技術(shù)的同時(shí)，還要重視生物質(zhì)能在鋼鐵行業(yè)減排上的作用。我國約30億噸的生物質(zhì)資源不宜再被用于直接燃燒發(fā)電或供熱，但可以應(yīng)用于生物質(zhì)氣化-炭化生態(tài)系統(tǒng)工程技術(shù)發(fā)展，助力鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)行業(yè)碳達(dá)峰與產(chǎn)品碳中和。”張文斌說，“比如，利用BECNU生態(tài)系統(tǒng)工程技術(shù)，對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行熱解氣化得到生物質(zhì)燃?xì)夂蜕锾浚贾泻蜕镔|(zhì)燃?xì)饪梢酝耆娲塘鞒啼撋a(chǎn)所需的化石能源，同時(shí)，生物炭可替代部分化石輔助材料，剩余生物炭制成碳中和生物炭肥施入土壤培肥固碳，從而實(shí)現(xiàn)短流程電爐鋼生命周期凈零碳排放。”
4月底，世界首個(gè)碳中和鋼合同塵埃落定。深圳碳中和生物燃?xì)夤煞萦邢薰局袠?biāo)亞新鋼鐵集團(tuán)福建鼎盛鋼鐵有限公司碳中和鋼項(xiàng)目，利用BECNU生態(tài)系統(tǒng)工程技術(shù)探索鋼鐵行業(yè)產(chǎn)品碳中和實(shí)現(xiàn)路徑。
張文斌指出：“應(yīng)對(duì)氣候變化，實(shí)行‘雙碳’戰(zhàn)略，必須全社會(huì)一盤棋，堅(jiān)持系統(tǒng)性思維，從行業(yè)整體出發(fā)考慮，單打獨(dú)斗是不行的，一種技術(shù)一招鮮包打天下的時(shí)代已經(jīng)過去了。瞄定綠色發(fā)展目標(biāo)，鋼鐵行業(yè)一定要積極布局新技術(shù)，加快技術(shù)迭代升級(jí)。”
